蔣越華，范稚蓮，李 鴻，黃海連，時(shí)鵬濤，吳 鳳，陳 濤，莫良玉

（1.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西 南寧 530001；2.廣西大學(xué)農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，廣西 南寧 530004；3.梧州職業(yè)學(xué)院，廣西 梧州 543002）

油茶是我國(guó)南方特有的木本油料樹種，與油橄欖、油棕、椰子并稱為世界四大木本油料植物[1]。我國(guó)油茶種植歷史悠久，主要分布在長(zhǎng)江以南地區(qū)。油茶產(chǎn)業(yè)在促進(jìn)山區(qū)農(nóng)民增收、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和維護(hù)國(guó)家糧油安全等方面作出了重要貢獻(xiàn)，已成為當(dāng)前實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年我國(guó)油茶種植總面積約453 萬(wàn)hm2，年產(chǎn)油茶果達(dá)560 萬(wàn)t，茶油產(chǎn)量62.7 萬(wàn)t[2]。油茶殼是油茶果加工茶油產(chǎn)生的副產(chǎn)物，占整個(gè)油茶果重量的50%～60%，每年產(chǎn)生的油茶殼將近300 萬(wàn)t。然而這些油茶殼往往被丟棄或者作為燃料燃燒，不僅浪費(fèi)資源，還污染了環(huán)境。研究顯示，油茶殼作為一種生物質(zhì)原料，富含木質(zhì)素和纖維素以及含有多縮戊糖、茶皂素、黃酮、多酚等活性成分[3]，可作為生物能源或應(yīng)用在食品工業(yè)領(lǐng)域。加大油茶副產(chǎn)物綜合利用，對(duì)延伸油茶產(chǎn)業(yè)鏈、促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展和實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有積極的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

近年來(lái)，關(guān)于油茶殼資源化利用的研究有少量報(bào)道，如以油茶殼為原料制備活性炭[4-6]，提取花青素[7]、多糖[8]、黃酮[9-10]以及作為人造板材原材料[11-12]等，但利用量甚少。此外，將油茶殼替代部分雜木屑用于食用菌栽培也是較好的基料化途徑[13-14]，而肥料化處理是實(shí)現(xiàn)農(nóng)林廢棄物資源化利用中最簡(jiǎn)單和最有效的方式，施用油茶殼有機(jī)肥能有效改善土壤的理化性質(zhì)以及作物品質(zhì)[15-16]。目前，對(duì)油茶殼的堆肥研究較少，在僅有的油茶殼發(fā)酵技術(shù)研究中主要添加無(wú)機(jī)氮源進(jìn)行發(fā)酵，如詹孝慈等[17]主要對(duì)比了尿素和硫酸銨2 種氮源對(duì)油茶殼的發(fā)酵效果；羅健等[18]則通過(guò)添加尿素、豬糞及復(fù)合肥等3 種氮源進(jìn)行油茶殼腐熟發(fā)酵試驗(yàn)，得出復(fù)合肥能有效促進(jìn)油茶殼腐熟的結(jié)論，但也有學(xué)者認(rèn)為添加有機(jī)氮源（如動(dòng)物糞）比無(wú)機(jī)氮源對(duì)農(nóng)林廢棄物腐解效果更佳[19]，而有關(guān)油茶殼添加雞糞進(jìn)行堆肥及其腐熟度評(píng)價(jià)鮮見(jiàn)報(bào)道。課題組結(jié)合廣西產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，以油茶殼為研究對(duì)象，通過(guò)添加雞糞及有機(jī)物料腐熟劑對(duì)油茶殼進(jìn)行好氧堆肥處理，探索一套能就地消納、經(jīng)濟(jì)易行的油茶殼肥料化利用技術(shù)，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法綜合評(píng)價(jià)不同處理堆肥樣品的腐熟程度，以期為油茶殼肥料化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022 年5 月4 日至7 月6 日在廣西亞熱帶作物研究所科研大棚內(nèi)進(jìn)行。供試材料為油茶果殼，收購(gòu)于凌云縣油茶種植戶，曬干后用粉碎機(jī)粉碎得到2～3 mm 的顆粒。鑒于油茶殼的C/N（102）超出了最優(yōu)C/N 的范圍（25～35）[20-21]，試驗(yàn)以雞糞為氮源調(diào)節(jié)C/N=30，油茶殼與雞糞的配比為5 ∶2，總用量分別為50 kg 和20 kg，并按堆體質(zhì)量的0.2%添加有機(jī)物料腐熟劑。雞糞來(lái)自廣西富鳳集團(tuán)高峰養(yǎng)殖場(chǎng)，有機(jī)物料腐熟劑購(gòu)自北京清大元農(nóng)生物科技有限公司。原料油茶殼、雞糞的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原輔料的理化指標(biāo)

1.2 方 法

1.2.1 堆 肥將油茶殼與雞糞按5 ∶2 的比例混合均勻，加入0.18 kg 有機(jī)物料腐熟劑（處理組），對(duì)照為純油茶殼，2 組材料分別加水調(diào)節(jié)水分含量在55%～65%之間，堆成直徑1.2 m、高0.8 m 的圓錐形堆垛。

1.2.2 樣品采集與處理試驗(yàn)共堆制64 d，第一周每3 d 翻堆一次，之后每7 d 進(jìn)行翻堆。翻堆前在距堆體頂部30 cm 和80 cm 深處取不同方位的樣并混勻，每次取樣量1.5～2 kg。其中一部分鮮樣用于測(cè)定pH 值、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、種子發(fā)芽指數(shù)；另一部分風(fēng)干后過(guò)2 mm 孔徑篩網(wǎng)，用于分析有機(jī)質(zhì)（有機(jī)碳）和陽(yáng)離子交換量等。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)與方法（1） 物理指標(biāo)的測(cè)定。堆肥期間每天上午11：00 左右用探針數(shù)顯溫度儀（LCD-105型461）在堆體中心下方30 cm 處監(jiān)測(cè)堆體前、后、左、右及中心5 個(gè)方位的溫度，同時(shí)記錄環(huán)境溫度。（2） 化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定。pH 值參照程雯等[22]的方法測(cè)定。稱取風(fēng)干基質(zhì)樣品5.0 g，按m（樣品）∶V（水）=1 ∶5 的比例加入50.0 mL 去離子水，攪拌3 min，靜置30 min后過(guò)濾，分別用酸度計(jì)測(cè)定濾液的pH 值。有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀法[23]；陽(yáng)離子交換量參照LY/T 1243—1999 森林土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定[24]；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮參考LY/T1228—2015 森林土壤氮的測(cè)定 中的酚二磺酸比色法和靛酚藍(lán)比色法[25]。（3）生物指標(biāo)的測(cè)定。種子發(fā)芽指數(shù)按照NY/T 525—2021 有機(jī)肥料 的方法測(cè)定[26]。稱取鮮樣10.00 g 于250 mL 的錐形瓶中，按照固液比1 ∶10 加入去離子水，在25℃條件下100 r/min 振蕩浸提1 h，取下靜置0.5 h 后，過(guò)濾，吸取濾液5 mL 于事先墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，再均勻放入10 粒飽滿的蘿卜種子，蓋上培養(yǎng)皿蓋，在（25±2）℃的培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)48 h，最后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽粒數(shù)，并用游標(biāo)卡尺逐一測(cè)量主根長(zhǎng)。同時(shí)以去離子水做對(duì)照，做空白試驗(yàn)。種子發(fā)芽指數(shù)GI（%）=（處理平均發(fā)芽率×處理平均根長(zhǎng)） ×100/（對(duì)照平均發(fā)芽率×對(duì)照平均根長(zhǎng)）。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表制作，通過(guò)SPSS18.0 軟件進(jìn)行方差等統(tǒng)計(jì)分析，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)堆肥腐熟程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

灰色關(guān)聯(lián)分析法將堆肥腐熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及待評(píng)價(jià)堆肥樣品看作一個(gè)灰色系統(tǒng)。u=u(i)，i為0,1,2,3,4；其中i=0 表示待評(píng)價(jià)堆肥樣品；i=1 表示完全腐熟；i=2 表示較好腐熟；i=3 表示基本腐熟；i=4 表示未腐熟。

設(shè)待評(píng)價(jià)堆肥樣品序列{x0(k)}={x0(1),x0(2),x0(3),x0(k)} 為參考序列；{xi(k)}={xi(1),xi(2),xi(3),xi(k) }為被比較序列。

首先，歸一化處理，統(tǒng)一單位。然后，計(jì)算各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)差值i(k)= |x0(k)－xi(k) |。其中，i為堆肥腐熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，k為評(píng)價(jià)指標(biāo)，k取1,2,3，等。關(guān)聯(lián)分析的基本公式是關(guān)聯(lián)系數(shù)公式，在評(píng)價(jià)過(guò)程中將關(guān)聯(lián)系數(shù)公式表示為：

式中，ρ為分辨系數(shù)（0～1），一般取0.5。

通過(guò)公式（2）求出被比較序列{xi(k)}與參考序列{x0(k)}之間的關(guān)聯(lián)度：

通過(guò)關(guān)聯(lián)度，可以看出待評(píng)價(jià)堆肥樣品與各腐熟度標(biāo)準(zhǔn)之間的相似程度，計(jì)算出的γ0i越大，則說(shuō)明待評(píng)價(jià)堆肥樣品越接近第i級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。ψ為每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值。最后，可以通過(guò)關(guān)聯(lián)度排序，找出其中最大關(guān)聯(lián)度max(γ0i)，從而判定該產(chǎn)品腐熟所屬級(jí)別。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度變化

溫度是直接影響堆肥進(jìn)程以及各類微生物代謝活動(dòng)的重要因素，是堆肥狀態(tài)的一種表觀體現(xiàn)，溫度的高低決定了堆肥速度的快慢，直接關(guān)系到堆肥腐熟進(jìn)程和堆肥質(zhì)量[27-28]。從圖1 可看出，對(duì)照溫度較低，在整個(gè)試驗(yàn)階段溫度變化平緩，最高溫僅為41.12℃，始終未進(jìn)入高溫階段（≥50℃）。與對(duì)照相比，油茶殼-雞糞處理的溫度上升速率更快，在堆肥期間其變化過(guò)程大致可分為升溫期（0～1d）、高溫期（2～35 d）、降溫期（36～40 d）和平穩(wěn)期（40～64 d），在堆肥前4 天呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，在堆肥的第2 天溫度達(dá)到52.5℃，進(jìn)入高溫期（大于50℃），且高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24 d，在第4 天溫度達(dá)到最大值，為61.4℃。由此說(shuō)明添加氮源和微生物菌劑能使堆料中的物質(zhì)更快被分解，從而縮短了堆肥的腐熟進(jìn)程。

圖1 堆肥過(guò)程中不同處理的溫度變化

2.2 pH 值變化

pH 值直接反映了堆肥物料中微生物所處的生存條件，適宜微生物繁殖和代謝的pH 值呈中性或弱堿性[29]。通常認(rèn)為，堆肥中含碳有機(jī)物產(chǎn)生的有機(jī)酸與含氮有機(jī)物產(chǎn)生的氨共同作用引起pH 值的變化[30]。

由圖2 可知，兩組處理的pH 值隨堆肥時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)先上升后下降、最后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。對(duì)照處理的初始pH 值呈弱酸性（6.12），在堆肥40 d 達(dá)到最大值，為7.48，之后逐漸降低至7.04；而油茶殼-雞糞堆肥處理的初始pH 值為中性（7.02），高于同期對(duì)照0.90，隨后在氨化作用下被分解的蛋白質(zhì)生成大量是氨氣使堆體的pH 值逐漸升高，在堆肥18 d 時(shí)達(dá)到最大值，為7.54，之后略有降低并趨于穩(wěn)定，在堆肥結(jié)束時(shí)為7.50，較堆肥初期提高了0.48，pH 值符合NY/T 525—2021 的要求。

圖2 堆肥過(guò)程中pH 值的變化

2.3 C/N 變化

碳氮比是影響堆體腐熟發(fā)酵過(guò)程的主要因素之一，也是評(píng)價(jià)堆肥腐熟度的常見(jiàn)參數(shù)。理論上在腐熟堆肥產(chǎn)品的C/N 應(yīng)與微生物菌體的C/N 比相近，即16 左右[31]。通常認(rèn)為，C/N 從最初的25～35 或者更高降低到20以下，表示堆肥已腐熟[32]。由圖3可知，經(jīng)過(guò)堆肥化后2 組處理的C/N 均有明顯的降低，但不添加雞糞和菌劑的對(duì)照組初始C/N 較高，為119，在試驗(yàn)期間呈現(xiàn)起伏變化，前18 d C/N 的減少是由于微生物大量利用有機(jī)碳并且利用有機(jī)碳的速率大于有機(jī)氮；之后C/N 回升是因?yàn)槲⑸锢糜袡C(jī)氮的速率增加，在發(fā)酵后的25 d 對(duì)照的C/N 增加至114，之后隨著有機(jī)物肥分解逐漸降低，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)C/N 依然較高，為75，降幅為37%。而添加雞糞能提高堆料的氮含量，降低碳氮比，油茶殼-雞糞處理的C/N 初始值為29，并在前15 d 降幅較快，在30 d 后趨于穩(wěn)定，至堆肥結(jié)束時(shí)C/N 降至12，降幅為58.6%，說(shuō)明添加雞糞和有機(jī)物料腐熟劑能顯著提高堆體微生物活性。

圖3 堆肥過(guò)程中C/N 的變化

2.4 陽(yáng)離子交換量的變化

陽(yáng)離子交換量（CEC）反映了堆體保持、供應(yīng)養(yǎng)分的能力以及對(duì)酸堿的緩沖性能等，能有效反映有機(jī)質(zhì)的變化[33]。由圖4 可知，2 組處理的CEC 隨發(fā)酵進(jìn)程總體上均呈上升趨勢(shì)。對(duì)照處理的初始CEC 含量高于油茶殼-雞糞處理，發(fā)酵過(guò)程中對(duì)照組在前40 d 變化平緩，之后緩慢升高，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)CEC 值為54.7 cmol / kg，較初始值增加了8.8 cmol / kg；而油茶殼-雞糞處理在升溫期和高溫期變化較大，堆肥第3 天其CEC 含量從25.9 cmol / kg 快速增加到45.7 cmol / kg，與對(duì)照相當(dāng)，在堆肥結(jié)束時(shí)達(dá)到最大，為69.1 cmol / kg，高于對(duì)照15.1 cmol / kg，增長(zhǎng)率169%。

圖4 堆肥過(guò)程中陽(yáng)離子交換量（CEC）的變化

2.5 銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的變化

由圖5A 可知，2 組處理的銨態(tài)氮（NH4+-N）呈現(xiàn)不同的變化。對(duì)照組由于C/N 高，溫度上升緩慢，有機(jī)物分解速率低，銨態(tài)氮在堆肥前期含量接近0，至堆肥17 d 后才有所提高，并呈起伏變化，在第56天達(dá)到最大，為176 mg/kg。添加雞糞和菌劑的油茶殼處理其銨態(tài)氮含量初始值遠(yuǎn)高于對(duì)照，為416 mg/kg。由于升溫期溫度的快速升高，堆料中有機(jī)物在氨化作用下大量分解轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮，第3 天氨態(tài)氮含量達(dá)到最大值，達(dá)520 mg/kg，隨后在高溫條件下銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨氣釋放到空氣中，后期溫度逐漸下降，微生物通過(guò)硝化作用將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，導(dǎo)致銨態(tài)氮持續(xù)降低，堆肥結(jié)束時(shí)銨態(tài)氮降到132 mg/kg，較初始階段減少了68.3%。

圖5 堆肥過(guò)程中NH4+-N（A）和NO3--N（B）的變化

由圖5B 可看出，對(duì)照處理（CK）在堆肥過(guò)程中硝態(tài)氮（NO3--N）含量變化較為平緩，從初期的29.5 mg/kg 變化到末期的57.9 mg/kg，增加了28.4 mg/kg。而油茶殼-雞糞處理的硝態(tài)氮總體上呈逐漸升高趨勢(shì)，初始值較低，僅有11.9 mg/kg，在堆肥的升溫期和高溫期變化幅度較小，直至堆肥后期（48 d 后）硝態(tài)氮迅速提高，從27.4 mg/kg 提高至堆肥結(jié)束時(shí)的431 mg/kg，是堆肥初始值的33.2 倍。說(shuō)明硝化作用主要發(fā)生在堆肥后期，同時(shí)雞糞的加入能有效促進(jìn)硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，有利于NH4+-N 向NO3--N 的轉(zhuǎn)化。

2.6 GI 的變化

GI 是反映堆肥產(chǎn)品對(duì)植物毒性的重要參數(shù)。由圖6 可知，作為對(duì)照的純油茶殼其浸提液對(duì)種子無(wú)顯著的抑制作用，GI 值始終保持在77%以上。而油茶殼-雞糞處理組在堆肥初期種子受氨及乙酸等影響對(duì)種子抑制作用較大，種子發(fā)芽指數(shù)較低，僅有18.6%，隨著堆肥時(shí)間的延長(zhǎng)抑制作用逐漸減弱，在堆肥第10 天 GI 達(dá)到最大值，為114.5%，隨后呈起伏變化，堆肥40 d 前GI 與NH4+-N 含量呈負(fù)相關(guān)，堆肥結(jié)束時(shí)種子發(fā)芽指數(shù)為80.5%。

圖6 堆肥過(guò)程中GI 的變化

2.7 各處理堆肥腐熟度綜合評(píng)價(jià)

2.7.1 確定評(píng)價(jià)因子堆肥質(zhì)量的優(yōu)劣是由多因素共同作用的結(jié)果，難以用單一因素來(lái)評(píng)價(jià)確定[34]。為準(zhǔn)確的反映堆肥的腐熟狀況，避免單一指標(biāo)評(píng)價(jià)帶來(lái)的片面性和誤差，目前較受認(rèn)可的是從物理、化學(xué)、生物等三方面選取多指標(biāo)對(duì)堆肥腐熟度進(jìn)行評(píng)價(jià)?；疑P(guān)聯(lián)分析法是將堆肥腐熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和待評(píng)價(jià)的樣品視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)各因素間數(shù)據(jù)列的發(fā)展態(tài)勢(shì)和相異程度進(jìn)行比較，以判斷因素的關(guān)聯(lián)和行為的接近程度[35]。該研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)堆肥各處理進(jìn)行多指標(biāo)的堆肥腐熟度綜合評(píng)價(jià)。

在實(shí)際操作過(guò)程中對(duì)上述所有指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)不僅繁瑣費(fèi)時(shí)，而且也不經(jīng)濟(jì)。因整個(gè)堆肥過(guò)程中pH值變化不大，且基本在堆肥允許范圍內(nèi)；銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度變化易受溫度、pH 值、微生物代謝、通氣條件和氮源條件的影響，數(shù)據(jù)時(shí)常與理論相差較大[36]；CEC 是反映有機(jī)質(zhì)變化和堆肥腐殖化程度的重要指標(biāo)，但CEC 數(shù)值易受堆肥原材料等多因素影響，所以該研究不將pH 值、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和CEC 列入油茶殼堆肥腐熟度的評(píng)價(jià)因子中。參考國(guó)內(nèi)外常用的堆肥腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)以及綜合測(cè)定方法的便捷和可操作性，研究以高溫持續(xù)時(shí)間（≥ 50℃高溫持續(xù)時(shí)間）、C/N降幅（C/N）和種子發(fā)芽指數(shù)（GI）組成油茶殼堆肥產(chǎn)品腐熟度質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，設(shè)置4 個(gè)堆肥腐熟度等級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn)，各分級(jí)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 堆肥腐熟度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.7.2 灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果通過(guò)試驗(yàn)得出2 組處理在堆肥降溫期后不同時(shí)間即堆肥40、48、56 以及64 d 時(shí)各指標(biāo)的實(shí)際測(cè)量值，如表3 所示。由表3可知，對(duì)照（CK）組高溫持續(xù)時(shí)間為0，堆肥期間全程未進(jìn)入高溫期，同時(shí)，盡管堆肥40 d 后對(duì)照的種子發(fā)芽指數(shù)（GI）≥80%、C/N 降幅在20%以上，但C/N 在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)仍有75，遠(yuǎn)高于評(píng)價(jià)前堆肥產(chǎn)品應(yīng)滿足C/N ≤25 的要求[35]，因此，對(duì)照列為未腐熟。油茶殼-雞糞處理在堆肥40 d后溫度趨于平穩(wěn)，高溫持續(xù)時(shí)間為24 d，C/N 降幅和GI 呈現(xiàn)先升高后穩(wěn)定的趨勢(shì)。將油茶殼-雞糞處理組在堆肥后期不同時(shí)間的樣品評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值與表2 的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行歸一化處理后，通過(guò)公式（1）和（2）計(jì)算得到不同時(shí)期堆肥物料與腐熟度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)間的關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果，根據(jù)最大關(guān)聯(lián)度原則，對(duì)油茶殼-雞糞堆肥后期不同時(shí)段的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行評(píng)級(jí)，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可知，經(jīng)過(guò)40 d 發(fā)酵，油茶殼-雞糞處理組與Ⅱ級(jí)腐熟的關(guān)聯(lián)度最大，為0.750，達(dá)到較好腐熟；48、56 及64 d 的堆肥物料與Ⅰ級(jí)腐熟最大關(guān)聯(lián)度分別為0.776、0.736 和0.798，達(dá)到完全腐熟。

表3 堆肥樣品腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值

表4 灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果

3 討論與結(jié)論

堆肥化處理是實(shí)現(xiàn)農(nóng)林廢棄物資源化利用的主要方式之一。經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵腐熟的有機(jī)肥施入農(nóng)田，可有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而提高土壤肥力。堆肥的本質(zhì)是微生物在有氧條件下對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解的過(guò)程。因此，微生物的活動(dòng)決定著有機(jī)物降解的速度和堆肥的質(zhì)量。由于農(nóng)林廢棄物木質(zhì)素和纖維素含量較高，C/N 較大，自然降解周期時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)添加氮源和菌劑來(lái)促進(jìn)堆肥腐熟進(jìn)程。研究表明，添加外源微生物擴(kuò)大了堆體微生物的種類和數(shù)量，加速了堆肥的快速升溫，進(jìn)一步加劇有機(jī)物的降解，促進(jìn)堆肥物料腐熟[37]。試驗(yàn)中，對(duì)照溫度變化平緩，而添加雞糞和菌劑的油茶殼堆肥處理經(jīng)歷了升溫階段、高溫階段和降溫階段，且在第2 天就進(jìn)入高溫期（≥50℃），且高溫持續(xù)時(shí)間為24 d，遠(yuǎn)高于對(duì)照處理，由此說(shuō)明添加雞糞和菌劑能有效促進(jìn)油茶殼腐熟，縮短發(fā)酵進(jìn)程，與尚秀華等[19]的研究結(jié)果一致。在堆肥發(fā)酵過(guò)程每隔幾天出現(xiàn)突然降溫而后又升溫的“V”形現(xiàn)象，這是由于翻堆供氧補(bǔ)水造成堆體溫度暫時(shí)性降低，隨著翻堆的進(jìn)行，微生物分解有機(jī)物重新分配，堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)揮發(fā)，微生物活性再次提高，溫度回升。發(fā)酵 40 d 后，有機(jī)物不斷被消耗，堆體溫度降到45℃以下，進(jìn)入后熟階段。

堆肥pH 值變化與氮素轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系。試驗(yàn)中2 組處理的pH 值在堆肥過(guò)程中均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。在堆肥前期，堆肥過(guò)程中大量的有機(jī)酸被分解以及隨著溫度的升高，氨化作用使堆肥中銨態(tài)氮含量的增加，導(dǎo)致pH 值逐漸升高，隨著堆肥的持續(xù)由于堆體溫度下降，氨揮發(fā)減弱，銨態(tài)氮含量逐漸減少，同時(shí)不斷翻堆使硝化作用成為主導(dǎo)，產(chǎn)生大量的H+而導(dǎo)致pH 值下降[38]。研究自然降解的對(duì)照處理其pH 值在6～7 之間，添加雞糞的油茶殼堆料在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中pH 值基本保持在7.0 以上，微生物代謝活動(dòng)劇烈，在氨化作用和硝化作用下堆體銨態(tài)氮和硝態(tài)氮也發(fā)生了顯著變化：銨態(tài)氮先升高后降低，而高溫抑制了硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，因此硝態(tài)氮在高溫階段的含量極低，而降溫期硝化細(xì)菌快速繁殖使得硝態(tài)氮含量迅速提高。

高溫有利于難降解有機(jī)物如纖維素、木質(zhì)素的降解，并能消滅病原菌等有害物質(zhì)，CEC 能反映有機(jī)質(zhì)的降解程度。試驗(yàn)中油茶殼-雞糞處理和對(duì)照的CEC 均隨堆肥的進(jìn)行而逐漸增加，但油茶殼-雞糞處理中有機(jī)質(zhì)和C/N 的降低速率均高于對(duì)照。種子發(fā)芽指數(shù)可間接表征堆肥的生物毒性。在整個(gè)堆肥過(guò)程中，作為對(duì)照的純油茶殼處理其GI 均在77%以上，原因可能是其溫度在發(fā)酵過(guò)程變化不大，有機(jī)物質(zhì)降解少，所以有毒物質(zhì)產(chǎn)量少。而油茶殼-雞糞處理的GI 大致經(jīng)歷了先升高后降低再升高的起伏變化，這可能是對(duì)種子產(chǎn)生抑制作用的生物毒素主要來(lái)源于堆肥中高濃度的氨、小分子有機(jī)酸及醛類等不完全降解產(chǎn)物，堆體溫度的升高，大量有機(jī)物被分解引起毒性物質(zhì)濃度的增加，導(dǎo)致GI 下降，隨著堆肥的進(jìn)行，氨揮發(fā)使生物毒性逐漸減弱，在堆肥第10 天 GI 達(dá)到最大，之后有所降低，與吳紅萍等[39]的研究結(jié)果相似。

綜合試驗(yàn)選取的溫度（≥50℃高溫持續(xù)時(shí)間）、C/N 降幅及GI 等指標(biāo)來(lái)看，經(jīng)過(guò)40 d 發(fā)酵，油茶殼-雞糞堆肥達(dá)到較好腐熟，48 d 后達(dá)到完全腐熟；而對(duì)照全程未腐熟，其C/N 始終較高且溫度變化平緩，一方面反映了氮源是影響堆肥腐熟進(jìn)程的重要因素，添加雞糞等有機(jī)氮源作為促進(jìn)油茶殼快速腐熟的輔料較為理想；另一方面，碳氮比對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝起著重要的作用，調(diào)節(jié)初始碳氮比在30 有利于微生物代謝從而加速堆肥的腐熟進(jìn)程。